Khai thác thông tin tư liệu SPOT phục vụ thành lập bản đồ lớp phủ khu vực thành phố Hòa Bình

MỤC LỤCDANH MỤC BẢNG BIỂUDANH MỤC HÌNH ẢNHMỤC LỤC2MỞ ĐẦU11.Tính cấp thiết12. Mục tiêu nghiên cứu13. Nhiệm vụ nghiên cứu14. Phương pháp nghiên cứu25. Tài liệu để thực hiện đồ án26. Bố cục đồ án2CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM31.1 Định nghĩa về viễn thám31.2 Lich sử phát triển của viễn thám41.3 Nguyên lí cơ bản của viễn thám81.4 Phân loại viễn thám101.4.1 Phân loại theo nguồn năng lượng101.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng101.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo111.5 Một số tư liệu viễn thám12CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THÔNG TIN VIỄN THÁM162.1 Phân tích ảnh bằng mắt162.1.1 Khái niệm162.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures)162.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key )192.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing)202.2.1 Tiền xử lý212.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement)252.2.3 Chuyển đổi ảnh262.2.4 Phân loại ảnh30CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH363.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu363.1.1 Đặc điểm tự nhiên373.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội373.2 Tư liệu sử dụng403.3 Sơ đồ các bước thực hiện413.3.1 Xử lý ảnh413.3.2 Biên tập bản đồ lớp phủ bằng phần mềm ARCGIS 10453.4 Kết quả46KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ501. KẾT LUẬN502. KIẾN NGHỊ50TÀI LIỆU THAM KHẢO51

LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập rèn luyện trường đạo giảng dạy thầy cô trường thầy cô khoa Trắc Địa - Bản Đồ trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô tận tình giảng dạy giúp đỡ em nghiên cứu hoàn thành đồ án Bằng nỗ lực, cố gắng thân đặc biệt giúp đỡ tận tình, chu đáo Th.S Bùi Thị Thúy Đào Th.S Nguyễn Thị Thúy Hạnh giảng viên môn Ảnh Bản Đồ, em hoàn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn vốn kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Th.S Bùi Thị Thúy Đào Th.S Nguyễn Thị Thúy Hạnh thầy cô khoa Trắc Địa - Bản Đồ trường Đại Học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC .2 MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM 1.1 Định nghĩa viễn thám 1.2 Lich sử phát triển viễn thám 1.3 Nguyên lí viễn thám Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám .9 1.4 Phân loại viễn thám 10 1.4.1 Phân loại theo nguồn lượng 10 Hình 1.2: Phân loại theo nguồn lượng 10 1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng .10 Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng viễn thám 11 1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 11 1.5 Một số tư liệu viễn thám 12 2.1 Phân tích ảnh mắt 16 2.1.1 Khái niệm .16 2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures) .16 2.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key ) 19 2.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing) .20 2.2.1 Tiền xử lý 21 2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement) 26 2.2.3 Chuyển đổi ảnh .26 2.2.4 Phân loại ảnh 30 Hình 2.5: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp K - Mean 32 Hình 2.6: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp ISODATA 33 CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ 36 THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH 36 3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 36 Hình 3.1: Thành phố Hòa Bình 36 3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 37 3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 37 3.2 Tư liệu sử dụng 40 3.3 Sơ đồ bước thực 40 3.3.1 Xử lý ảnh 41 3.3.1.1 Ảnh vệ tinh .42 Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu 42 3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu .42 Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu phần mềm ENVI .42 Hình 3.5: Một phần ảnh sau hiệu chỉnh độ tương phản 43 3.3.1.3 Phân loại 43 Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean 44 3.3.1.4 Xử lí sau phân loại 44 Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean 44 Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau chỉnh sửa .45 3.3.2 Biên tập đồ lớp phủ phần mềm ARCGIS 10 45 Mở ảnh chạy chất lượng 45 Hình 3.8:Bản đồ sau chạy chất lượng 46 Trình bày đồ 46 3.4 Kết 46 Bảng 3.2: Bảng thống kê kết 46 DANH MỤC BẢNG BIỂU MỤC LỤC .2 MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM 1.1 Định nghĩa viễn thám 1.2 Lich sử phát triển viễn thám 1.3 Nguyên lí viễn thám Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám .9 1.4 Phân loại viễn thám 10 1.4.1 Phân loại theo nguồn lượng 10 Hình 1.2: Phân loại theo nguồn lượng 10 1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng .10 Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng viễn thám 11 1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 11 1.5 Một số tư liệu viễn thám 12 2.1 Phân tích ảnh mắt 16 2.1.1 Khái niệm .16 2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures) .16 2.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key ) 19 2.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing) .20 2.2.1 Tiền xử lý 21 2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement) 26 2.2.3 Chuyển đổi ảnh .26 2.2.4 Phân loại ảnh 30 Hình 2.5: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp K - Mean 32 Hình 2.6: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp ISODATA 33 CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ 36 THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH 36 3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 36 Hình 3.1: Thành phố Hòa Bình 36 3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 37 3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 37 3.2 Tư liệu sử dụng 40 3.3 Sơ đồ bước thực 40 3.3.1 Xử lý ảnh 41 3.3.1.1 Ảnh vệ tinh .42 Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu 42 3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu .42 Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu phần mềm ENVI .42 Hình 3.5: Một phần ảnh sau hiệu chỉnh độ tương phản 43 3.3.1.3 Phân loại 43 Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean 44 3.3.1.4 Xử lí sau phân loại 44 Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean 44 Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau chỉnh sửa .45 3.3.2 Biên tập đồ lớp phủ phần mềm ARCGIS 10 45 Mở ảnh chạy chất lượng 45 Hình 3.8:Bản đồ sau chạy chất lượng 46 Trình bày đồ 46 3.4 Kết 46 Bảng 3.2: Bảng thống kê kết 46 DANH MỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC .2 MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM 1.1 Định nghĩa viễn thám 1.2 Lich sử phát triển viễn thám 1.3 Nguyên lí viễn thám Hình 1.1 : Nguyên lý hoạt động hệ thống viễn thám .9 1.4 Phân loại viễn thám 10 1.4.1 Phân loại theo nguồn lượng 10 Hình 1.2: Phân loại theo nguồn lượng 10 1.4.2 Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng .10 Hình 1.3: Các bước sóng sử dụng viễn thám 11 1.4.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 11 1.5 Một số tư liệu viễn thám 12 2.1 Phân tích ảnh mắt 16 2.1.1 Khái niệm .16 2.1.2 Các dấu hiệu giải đoán ảnh (signatures) .16 2.1.3 Chìa khoá giải đoán ảnh (interpretated key ) 19 2.2 Kĩ thuật xử lí ảnh số (Digital image Processing) .20 2.2.1 Tiền xử lý 21 2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement) 26 2.2.3 Chuyển đổi ảnh .26 2.2.4 Phân loại ảnh 30 Hình 2.5: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp K - Mean 32 Hình 2.6: Ảnh vệ tinh phân loại theo phương pháp ISODATA 33 CHƯƠNG 3: KHAI THÁC THÔNG TIN TƯ LIỆU SPOT PHỤC VỤ 36 THÀNH LẬP BẢN DỒ LỚP PHỦ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÒA BÌNH 36 3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 36 Hình 3.1: Thành phố Hòa Bình 36 3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 37 3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 37 3.2 Tư liệu sử dụng 40 3.3 Sơ đồ bước thực 40 3.3.1 Xử lý ảnh 41 3.3.1.1 Ảnh vệ tinh .42 Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu 42 3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu .42 Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu phần mềm ENVI .42 Hình 3.5: Một phần ảnh sau hiệu chỉnh độ tương phản 43 3.3.1.3 Phân loại 43 Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean 44 3.3.1.4 Xử lí sau phân loại 44 Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean 44 Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau chỉnh sửa .45 3.3.2 Biên tập đồ lớp phủ phần mềm ARCGIS 10 45 Mở ảnh chạy chất lượng 45 Hình 3.8:Bản đồ sau chạy chất lượng 46 Trình bày đồ 46 3.4 Kết 46 Bảng 3.2: Bảng thống kê kết 46 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết Công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, thâm nhập hầu hết ngành khoa học, hoạt động thực tiễn nghiên cứu Các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến công nghệ điện tử, viễn thông tin học tạo bước đột phá công nghệ viễn thám Ảnh vệ tinh với hàm lượng thông tin lớn, thu nhận nhiều dải sóng nguồn liệu phong phú trực quan giúp cho nghiên cứu bề mặt trình tự nhiên mặt đất cách hiệu Công nghệ xử lý, phân tích suy giải đối tượng địa lý lớp phủ bề mặt có nhiều tiến Vì phương pháp xây dựng thành lập đồ lớp phủ công nghệ viễn thám phương pháp đại, có nhiều ưu vượt trội so với phương pháp truyền thống tiết kiệm kinh phú, thời gian, sức lực lao động đảm bảo độ xác cao Nó trở thành nhu cầu thiết yếu công tác nghiên cứu khoa học, đặc biệt nghiên cứu tượng tự nhiên xã hội Trong đó, loại tài nguyên đất, nước vấn đề môi trường hướng quan tâm nhiều Việc xây dựng đồ lớp phủ sở cho công tác quy hoạch tổng thể kinh tế xã hội địa phương Từ lợi nêu ảnh viễn thám công tác thành lập đồ nói riêng giám sát tài nguyên thiên nhiên nói chung, đề tài “Khai thác thông tin tư liệu SPOT phục vụ thành lập bản đồ lớp phủ khu vực thành phố Hòa Bình” có ý nghĩa khoa học thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội thành phố Hòa Bình Mục tiêu nghiên cứu Xác lập sở khoa học cho việc thành lập đồ lớp phủ công nghệ viễn thám lấy ví dụ sử dụng ảnh vệ tinh SPOT cho việc thành lập đồ lớp phủ thành phố Hòa Bình Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan đồ lớp phủ, ảnh vệ tinh - Nghiên cứu công nghệ viễn thám công tác thành lập đồ lớp phủ - Xây dựng quy trình thành lập đồ lớp phủ công nghệ viễn thám ảnh vệ tinh SPOT - Thực nghiệm thành lập đồ lớp phủ thành phố Hòa Bình Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp khảo sát, điều tra tổng hợp mục đích để lấy mẫu - Phương pháp đồ viễn thám mục đích để kiểm tra, phân tích - Sử dụng phần mềm xử lí ảnh ENVI phần mềm ARCGIS để biên tập đồ lớp phủ Tài liệu để thực đồ án - Bản đồ địa hình thành phố Hòa Bình - Ảnh vệ tinh SPOT Bố cục đồ án Đồ án tốt ngiệp gồm có 51 trang - Chương 1: Tổng quan viễn thám - Chương 2: Phân tích thông tin viễn thám - Chương 3: Khai thác thông tin tư liệu SPOT thành lập đồ lớp phủ thành phố Hòa Bình CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM 1.1 Định nghĩa viễn thám Viễn thám (Remote sensing) hiểu khoa học nghệ thuật để thu nhận thông tin đối tượng, khu vực tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận phương tiện Những phương tiện tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực với tượng nghiên cứu Viễn thám thăm dò từ xa đối tượng tượng mà tiếp xúc trực tiếp với đối tượng tượng Mặc dù có nhiều định nghĩa khác viễn thám, định nghĩa có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám khoa học thu nhận từ xa thông tin đối tượng, tượng trái đất" Dưới định nghĩa viễn thám theo quan niệm tác giả khác Viễn thám nghệ thuật, khoa học, nói nhiều vật không cần phải chạm vào vật (Ficher nnk, 1976) Viễn thám quan sát đối tượng phương tiện cách xa vật khoảng cách định (Barret Curtis, 1976) Viễn thám khoa học lấy thông tin từ đối tượng, đo từ khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với Năng lượng đo hệ viễn thám lượng điện từ phát từ vật quan tâm (D A Land Grete, 1978) Viễn thám ứng dụng vào việc lấy thông tin mặt đất mặt nước trái đất, việc sử dụng ảnh thu từ đầu chụp ảnh sử dụng xạ phổ điện từ, đơn kênh đa phổ, xạ phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B Capbell, 1996) Viễn thám "khoa học nghệ thuật thu nhận thông tin vật thể, vùng, tượng, qua phân tích liệu thu phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, tượng khảo sát".( Lillesand Kiefer, 3.1.1 Đặc điểm tự nhiên a Đặc điểm địa hình địa mạo Thành phố Hoà Bình có địa hình núi chiếm ưu (chiếm 75% diện tích tự nhiên), phân bố bao quanh ôm trọn khu vực trung tâm Phần chuyển tiếp kiểu địa hình đồi, có độ cao trung bình 100 - 150 m Tiếp đến phần trung tâm thành phố, có địa hình tương đối phẳng, thuận lợi cho việc xây dựng phát triển đô thị b Khí hậu sông ngòi - Thành phố Hòa Bình có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đông tháng 11 năm trước đến tháng năm sau, mùa hè từ tháng đến tháng 10 Mưa tập trung chủ yếu tháng 7, 8, 9, lượng mưa trung bình năm đạt 1.846 mm Nhiệt độ trung bình 23 oC - Đoạn sông Đà dài 23 km chảy qua thành phố nơi xây dựng Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, cung cấp nguồn thủy điện dồi với công suất gần triệu kw/h, điều tiết nước cho sản xuất, chống lũ cho đồng sông Hồng vào mùa mưa, đồng thời tạo cho nơi cảnh quan đẹp Ngoài sông Đà, thành phố Hoà Bình có hai suối lớn: suối Cầu Đen suối Đúng, tiềm để phát triển nghề nuôi trồng thủy sản, hàng năm cung cấp hàng trăm cá nhiều loại thủy sản khác 3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội a tình hình kinh tế Là trung tâm trị, kinh tế, văn hoá xã hội tỉnh, thành phố Hoà Bình có mặt phát triển so với huyện Qua gần 20 năm đổi mới, thành phố bước hội nhập với chế thị trường, kinh tế tăng trưởng ổn định, thu nhập bình quân đầu người không ngừng tăng lên Năm 2000, thu nhập bình quân đầu người đạt 3,1 triệu đồng, cao 1,3 lần so với bình quân toàn tỉnh Ngành nông nghiệp có tốc độ chuyển dịch cấu mạnh mẽ Năm 1991, ngành nông nghiệp chiếm tỷ trọng 44,8%, đến năm 2000 giảm xuống 31,6% tổng giá trị Trong đó, khu vực dịch vụ năm 1991 chiếm 39,8%, năm 2000 tăng lên 54,7% tổng giá trị Sản lượng lương thực có hạt đạt 6.322 tấn, sản lượng loại rau, màu 37 thực phẩm tăng rõ rệt, đạt 19.661,68 Về chăn nuôi, năm 2002, đàn trâu có 3.010 con, đàn bò có 1.548 con, đàn lợn có 16.338 con, gia cầm có 17.886 Ngành chăn nuôi thành phố phổ biến quy mô hộ gia đình vật nuôi chủ yếu loại lợn, dê, chăn nuôi đại gia súc không đáng kể Trong 10 năm trở lại đây, ngành nông nghiệp đạt mức tăng trưởng ổn định khoảng 10,4%, tổng giá trị sản xuất ngành nông nghiệp đạt 51,8 tỷ đồng Giá trị sản xuất lâm nghiệp thành phố năm 2000 đạt 19,9 tỷ đồng, tăng 3,9 lần so với năm 1991, với sản phẩm chủ yếu là: gỗ (31.000 m ), tre, nứa, luồng (68.000 cây) Năm 2002, địa bàn thành phố có 1.152 sở sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp quốc doanh, 41 doanh nghiệp nhà nước, 1.107 sở công nghiệp quốc doanh Lĩnh vực xây dựng địa bàn đẩy mạnh làm thay đổi mặt thành phố Các công trình điện, đường giao thông, trường học, trụ sở bước hoàn chỉnh, đáp ứng nhu cầu nhân dân, 100% số xã, phường có điện lưới quốc gia, đường giao thông liên xã Khu vực dịch vụ đóng vai trò quan trọng cấu kinh tế thành phố Hoà Bình, kể từ sau đất nước bước vào công đổi mới, mở cửa để phát triển kinh tế Tổng giá trị sản xuất năm 2000 đạt 133,1 tỷ đồng, tăng 10,9 lần so với năm 1991, thu hút 14.517 lao động (chiếm 41,8% tổng số lao động thị xã), ngành thương mại - du lịch đạt 106,1 tỷ đồng, chiếm 79,7% tổng thu nhập từ dịch vụ Số hộ kinh doanh lĩnh vực thương mại, du lịch, khách sạn nhà hàng ngày tăng cho thấy xu phát triển mạnh ngành “công nghiệp không khói” Các dịch vụ vận tải, sửa chữa, kinh doanh ăn uống đạt kết tốt Khối lượng hành khách vận chuyển đạt 476.200 lượt người, 190.950 hàng hoá Hệ thống bưu điện đầu tư nâng cấp đáp ứng nhu cầu thiết yếu thông tin liên lạc b Văn hóa – xã hội 38 Dân cư, dân tộc: Theo số liệu thống kê năm 2000, toàn thành phố có 78.406 người, chiếm 10% dân số toàn tỉnh Mật độ dân số đạt 589 người/km 2, so với toàn tỉnh cao gấp 3,6 lần Số người độ tuổi lao động 51.247 người, chiếm 65,4% dân số, số lao động có trình độ chuyên môn kỹ thuật chiếm 29,4% số người độ tuổi lao động Thành phố Hoà Bình có dân tộc: Kinh chiếm 71,95%, Mường chiếm 25,9%, Dao chiếm 1,14%; dân tộc Thái, Tày, Mông chiếm tỷ lệ nhỏ Giáo dục – đào tạo: Công tác giáo dục đào tạo thành phố thời gian qua có nhiều cố gắng, khâu quản lý nâng cao chất lượng dạy học Đội ngũ giáo viên, sở trường lớp, trang thiết bị dạy học đầu tư thường xuyên nên đáp ứng yêu cầu hệ thống giáo dục 100% xã, phường thành phố công nhận xóa nạn mù chữ phổ cập giáo dục tiểu học Hàng năm, số học sinh đến lớp tăng, đặc biệt học sinh cấp II cấp III.Tỷ lệ học sinh bỏ học giảm, số học sinh khá, giỏi tăng hàng năm Đến năm 2002, địa bàn thành phố có 37 trường học cấp, có 12 trường tiểu học, trường tiểu học trung học sở, 11 trường trung học sở trường phổ thông trung học với tổng số phòng học 520 Số giáo viên trực tiếp giảng dạy thường xuyên 1.115 người Số học sinh phổ thông cấp năm học 2002 – 2003 đạt 17.761 em, em độ tuổi học đến trường Văn hóa, thể thao: Các di tích văn hoá Hoà Bình, Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, khu tượng đài Bác Hồ, di tích Anh hùng Cù Chính Lan, lòng hồ thuỷ điện Hoà Bình, khu rừng lim cổ thụ phường Chăm Mát, suối Thác Mán, động Tiên Phi, động Can danh lam thắng cảnh bật thị xã Hoà Bình Nằm vị trí ranh giới tiếp giáp vùng núi Tây Bắc với vùng đồng sông Hồng vùng Bắc Trung Bộ, thành phố Hoà Bình nơi diễn giao lưu nhiều luồng văn hoá, nhiều phong tục tập quán, truyền thống, lễ hội dân tộc, vùng, miền nên văn hoá nơi trở nên đa dạng Là trung tâm phát sinh, phát triển cư trú dân tộc Mường nước ta nói chung Hoà Bình nói riêng, thành phố Hoà Bình có đông người 39 Mường sinh sống với đồng bào dân tộc Kinh, Dao, Thái, Tày Ở số Mường, Thái, Dao, đồng bào giữ nếp sinh hoạt, sắc văn hoá dân tộc đặc sắc Trong ngày lễ, tết, hoạt động văn hoá như: múa, hát, đánh cồng, chiêng, ném còn, té nước, uống rượu cần diễn sôi Các di sản văn hoá vật thể phi vật thể, nếp sống, sinh hoạt văn hoá đặc sắc kể tạo nên sức thu hút khách du lịch nước đến với thành phố Hoà Bình Ngoài ra, với vị trí trung tâm hành tỉnh, thành phố Hoà Bình điểm dừng chân nghỉ ngơi thuận tiện du khách trước sau thăm địa điểm du lịch tỉnh khu vực Tây Bắc 3.2 Tư liệu sử dụng Tư liệu sử dụng gồm: Ảnh vệ tinh SPOT dạng PAN có độ phân giải không gian 10m kết hợp giải đoán phòng, điều tra thực địa bình đồ ảnh số, đồ (tham khảo BĐĐH, đồ chuyên ngành địa chính, địa danh, giao thông, tư liệu có khu vực thành phố Hòa Bình tính thời sự) Những đặc tính ưu việt ảnh SPOT là: - Kích thước ảnh chụp có diện tích 60km x 60km, đảm bảo tính đồng thời gian ghi nhận thông tin phạm vi lãnh thổ rộng lớn - Lực phân giải cao (20m ảnh đa phổ - màu 10m ảnh toàn sắc trắng – đen) SPOT cho ảnh có lực phân giải siêu cao (10m ảnh đa phổ màu 2,5m ảnh toàn sắc) cho phép xác định đối tượng mức độ chi tiết, phù hợp với yêu cầu thành lập đồ tỉ lệ lớn - Chu kỳ thu ảnh lặp lại từ đến 26 ngày, có khả cập nhật thông tin cách thường xuyên Hiện Viêt Nam, việc mua ảnh SPOT dễ dang thông qua SPOT ASIA (là chi nhánh hang SPOT IMAGE Singapore) - Ảnh vệ tinh SPOT chụp tầm cao 830 km nên có khả tổng hợp hóa tự nhiên cá đối tượng có tính chất như: mặt nước, loại đất…, điều cho phép khoang vạch cách khác quan đối tượng khác - Ảnh vệ tinh SPOT dạng số nên sử dụng phần mềm hệ thống thiết bị chuyên dụng để xử lí thành lập loại đồ theo yêu cầu đề 3.3 Sơ đồ bước thực 40 3.3.1 Xử lý ảnh Dưới sơ đồ bước thực thành lập đồ lớp phủ ảnh vệ tinh SPOT Toàn bước tiến hành nghiên cứu thực phần mềm ENVI 4.8 phân mềm ARCGIS 10 Ảnh vệ tinh Nắn ảnh, tổ hợp màu Phân loại không kiểm định Xác định loại lớp phủ Xử lí sau phân loại Bản đồ lớp phủ Hình 3.2: Sơ đồ bước thành lập đồ lớp phủ 41 3.3.1.1 Ảnh vệ tinh Ảnh vệ tinh sử dụng ảnh SPOT khu vực thành phố Hòa Bình Hình 3.3: Ảnh SPOT khu vực nghiên cứu 3.3.1.2 Nắn ảnh, tổ hợp màu • Tổ hợp màu Sử dụng kênh ảnh cho hệ RGB ảnh tổ hợp màu: Hình 3.4: Xây dựng ảnh tổ hợp màu phần mềm ENVI 42 • Tăng cường chất lượng ảnh Tăng cường chất lượng ảnh công đoạn xử lí ảnh làm bật hình ảnh cho người giải đoán dễ đọc, dễ nhận biết nội dung ảnh Tùy trường hợp ứng dụng cụ thể tùy loại ảnh vệ tinh mà người xử lí cần tăng cường sắc nét, điều chỉnh độ sáng, mức độ tương phản, hay sử dụng lọc, phối màu thích hợp Ý nghĩa việc tăng cường độ tương phản nhằm biến đổi khoảng giá trị cấp độ xám thực tế ảnh gốc khoảng cấp đọ xám mà thiết bị hiển thị hiển thị Sau tăng cường độ tương phản chất lượng ảnh thị tăng lên, làm rõ yếu tố đối tượng mà ta cần quan tâm, tăng khả đọc thông tin ảnh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nhận dạng xác định đối tượng giúp kết giải đoán có độ xác cao Hình 3.5: Một phần ảnh sau hiệu chỉnh độ tương phản 3.3.1.3 Phân loại Ảnh vệ tinh đồ án sử dụng phương pháp phân loại không kiểm định K-MEANS 43 Ảnh vệ tinh sử dụng để thông số sau: Số lớp :5 Số lần tính lặp: Hình 3.6: Ảnh vệ tinh phân loại không kiểm định K-mean 3.3.1.4 Xử lí sau phân loại Dựa vào tư liệu thực địa, đồ tham khảo phương pháp giải đoán ảnh mắt ta xác định tên loại lớp phủ cho phù hợp với màu ảnh Bảng 3.1: Mô tả phân loại không kiểm định K - Mean STT Các loại lớp phủ Dân Cư Nông nghiệp Rừng Mặt nước Mặt nước Miêu tả Khu vực bao gồm nhà cửa công trình dân sinh Khu vực bao gồm ruộng lúa, hoa màu, đất trồng nông nghiệp Các vùng trồng rừng Bao gồm hệ thống sông lớn hồ chứa nước lớn Bao gồm ao, hồ nhỏ 44 Trong trình phân loại có pixel thừa có vùng phân loại bị lỗi Nên sau phân loại cần phải có bước cắt bỏ pixel thừa chỉnh sửa màu cho vùng bị sai trình phân loại Xử lý lọc pixel vụn phương pháp lọc đa số Hình 3.7: Ảnh vệ tinh sau chỉnh sửa Chuyển kết sau phân loại sang dạng vector Sau hoàn tất công tác phân loại, xuất File kết phân loại sang dạng vector để dễ dàng biên tập, xử lý với chức GIS 3.3.2 Biên tập đồ lớp phủ phần mềm ARCGIS 10 Mở ảnh chạy chất lượng Việc chạy chất lượng sau mở ảnh giúp ta nhận biết lớp phủ cách rõ nét chi tiết 45 Hình 3.8:Bản đồ sau chạy chất lượng Trình bày đồ Chuyển sang dạng nội dung Sau ta thực bước biên tập để có đồ hoàn chỉnh bao gồm: - Tên đồ Tạo lưới, khung lưới Tạo giải Tạo thước tỉ lệ Tạo sơ đồ hướng Bắc 3.4 Kết Sau hoàn thành bước thành lập đồ lớp phủ ta có kết sau: Thống kê kết : Bảng 3.2: Bảng thống kê kết STT Tên lớp phủ Dân cư Nông nghiệp Rừng Mặt nước Mặt nước Diện tích (ha) 34957,65 28834,11 83616,67 8062,21 3165,35 46 Cơ cấu (%) 22,0% 18,2% 52,7% 5,1% 2,0% Biểu 1: Biểu đồ thể diện tích lớp phủ Biểu 2: Biểu đồ thể cấu lớp phủ Dựa vào hai biểu đồ thấy lớp phủ rừng chiếm tỷ lệ lớn 53% tổng cấu có diện tích lớn 83616,67 (ha) gấp lần lớp dân cư 47 lần lớp nông nghiệp gấp nhiều lần so lớp lớp phủ mặt nước Lớp dân cư chiếm tỷ lệ 22% diện tích 34957,65 (ha) Lớp nông nghiệp chiếm tỷ lệ 18% diện tích 28834,11 (ha) Hai lớp mặt nước chiếm tỷ lệ nhỏ 5% 2% Lí giải cho việc lớp phủ lại có diện tích tỷ lệ khác đặc điểm tự nhiên khu vực thành phố Hòa bình gây Thành phố Hoà Bình có địa hình núi chiếm ưu nên lớp phủ rừng có diện tích lớp Phần phẳng nằm trung tâm nên phù hợp cho việc phát triển dân cư Sông ngòi bật đoạn sông Đà chảy qua Vì vùng đồng nên diện tích cấu nông nghiệp so với tỉnh khác Bản đồ lớp phủ khu vực thành phố Hòa Bình 48 Nhìn vào đồ lớp phủ đưa nhận xét sau: - Sự đa dạng lớp phủ lại phân bố không đồng - Lớp phủ rừng thể nhiều nhất, phân bố gần tất đồ khu vực địa hình đa phần đồi núi - Lớp phủ dân cư nông nghiệp phân bố vùng bẳng phẳng hơn, nằm dãy núi xung quanh sau dãy núi Ba Vì - Lớp phủ mặt nước bao gồm mặt nước mặt nước thể đồ Mặt nước thể đoạn sông Đà chảy qua khu vực thành phố Hòa Bình mặt nước thể ao hồ nhỏ phân bố rải rác đồ 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu lí thuyết trình làm thực nghiệm đề tài “Khai thác thông tin tư liệu Spot phục vụ thành lập bản đồ lớp phủ khu vực thành phố Hòa Bình” rút gọn kết luận sau: Biết cách sử dụng thông tin tư liệu ảnh SPOT để thành lập đồ lớp phủ Sử dụng thành thạo phần mềm xử lí ảnh vệ tinh ENVI ARCGIS Biết thêm bước thực để thành lập đồ lớp phủ Ảnh vệ tinh phản ánh trung thực bề mặt đất khu vực nghiên cứu Do liệu ảnh có độ phân giải cao, màu sắc tự nhiên nên công tác giải đoán có tính xác cao Phần lớn công tác ngoại nghiệp nên tiết kiệm thời gian KIẾN NGHỊ Đề tài thử nghiệm thành công phương pháp thành lập đồ lớp phủ từ ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, để kết tốt hơn, em có số ý kiến, kiến nghị sau: Dữ liệu ảnh vệ tinh phải có độ phân giải cao để thành lập đồ lớp phủ tỷ lệ lớn đảm bảo độ xác mức độ biểu thị đồ Cần có thêm nhiều thời gian nghiên cứu sử dụng phần mềm xử lí ảnh sản phẩm đạt kết cao Phải đào tạo đội ngũ cán có chuyên môn nghiệp vụ nắm bắt ứng dụng hiệu công nghệ ảnh vệ tinh Đội ngũ cán có kiến thức sâu lĩnh vực viễn thám đồ đồng thời sử dụng thành thạo phần mềm chuyên ngành sử dụng cho công tác thành lập đồ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bách khoa toàn thư www.wikipedia.org Bộ Tài nguyên Môi trường, http://www.rsc.gov.vn/ Nguyễn Ngọc Thạch (1997), Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở viễn thám, Nxb nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch (2011), Những nguyên lý Viễn thám, Hệ thông tin địa lý Hệ thống định vị toàn cầu, Nxb Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch, Hướng dẫn sử dụng phần mềm Envi, Bài giảng 51 [...]... thiên nhiên Bảng 1.3 Các thông số của ảnh vệ tinh SPOT từ 1 đến 5 Vệ tinh SPOT Kênh phổ Bước sóng Phổ điện từ Độ phân giải SPOT 1, 2, 3 Kênh 1 0,50 - 0,59 mm Xanh lục 20m SPOT 1, 2, 3 Kênh 2 0,61 - 0,68 mm Đỏ 20m SPOT 1, 2, 3 Kênh 3 0,79-0,89mm Gần hồng ngoại 20m SPOT 4, 5 Kênh 4 1,58 - 1,75mm Toàn sắc 10m SPOT 5 Kênh 1 0,50 - 0,59 mm Xanh lục 10m SPOT 5 Kênh 2 0,61 - 0,68 mm Đỏ 10m SPOT 5 Kênh 3 0,79-0,89mm... một điểm trên không trung (đứng yên so với bề mặt trái đất) Do đó, vệ tinh địa tĩnh cho phép quan sát và thu thập thông tin liên tục trên một vùng cụ thể và được sử dụng thích hợp vào mục đích quan sát khí tư ng hoặc truyền tin Vệ tinh Vinasat của Việt Nam là vệ tinh thông tin, có 11 quỹ đạo địa tĩnh Với độ cao lớn, các vệ tinh khí tư ng địa tĩnh có thể giám sát thời tiết và dạng mây bao phủ trên toàn... cho đối tư ng trên mặt đất b Sự bức xạ và khí quyển (B) – Khi sóng điện từ phát ra từ nguồn năng lượng đi tới đối tư ng, sóng điện từ sẽ tư ng tác với khí quyển Sự tư ng tác này diễn ra ngay cả khi năng lượng điện từ phản xạ từ đối tư ng trở lại Sensor c Tư ng tác với các đối tư ng trên mặt đất (C) – Ngoài sự tư ng tác với khí quyển, sóng điện từ còn tư ng tác với các đối tư ng trên mặt đất Sự tư ng... hồng ngoại 10m SPOT 1, 2, 3 Kênh toàn sắc 0,51 - 0,73mm Toàn sắc 10m SPOT 4 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73mm Toàn sắc 10m SPOT 5 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73mm Toàn sắc 5m SPOT 5 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73mm Toàn sắc 2,5m SPOT 5 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73mm Toàn sắc 5 x 10m Ngoài ra còn nhiều hệ thống vệ tinh như: vệ tinh COSMOS, vệ tinh viễn thám IKONOS, vệ tinh Quickbird… 15 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THÔNG TIN VIỄN THÁM... vệ tinh Landsat TM-5, cho phép người sử dụng ngày càng có điều kiện để tiếp cận với phương pháp nghiên cứu môi trường qua các dữ liệu vệ tinh Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế hệ SPOT- 1, SPOT- 2, SPOT- 3, SPOT- 4 và SPOT- 5, đã đưa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m, và đa kênh SPOT- ... tham gia của Bỉ và Thụy Điển Hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (Centre National d'Etudes Spatiales -CNES) của Pháp chế tạo và phát triển Vệ tinh đầu tiên SPOT- 1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT- 2, SPOT- 3, SPOT- 4 và SPOT- 5 lần lượt vào các năm 1990, 1993, 1998 và 2002 trên đó mang hệ thống 13 quét CCD Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832 km, góc nghiêng của... đối tư ng Bóng là yếu tố quan trọng tạo nên cấu trúc đặc trưng cho các đối tư ng Tuy nhiên bóng cũng là phần mà thông tin về đối tư ng không có hoặc rất ít, vì vậy phải bổ xung lượng thông tin ở vùng bóng * Dấu hiệu gián tiếp (indirect signatures) a Vị trí (Site): Vị trí của đối tư ng trong không gian địa lý của vùng nghiên cứu là thông số rất quan trọng giúp cho người giải đoán có thể phân biệt đối tư ng... phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tư ng Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tư ng ứng với năng lượng bức xạ ở từng bước sóng đã xác định Đo lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách các thông tin hữu ích về từng loại lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tư ng tác giữa bức xạ điện từ và vật thể 8 Hình... của khí quyển 3 Phân tích thành phần chính 28 Các kênh phổ khác nhau của ảnh vệ tinh đa phổ thường có tư ng quan lẫn nhau Sự tư ng quan giữa các giá trị của pixel ở kênh k và l (được đặc trưng bởi hệ số tư ng quan rkl) thể hiện mức độ chứa thông tin giống nhau giữa hai kênh này Nếu hai kênh này có sự tư ng quan cao thì thông tin trên hai kênh này có sự trùng lặp lớn và ngược lại Phân tích thành phần chính... tối đa lượng thông tin hữu ích và loại bỏ các thông tin trùng lặp Kết quả là dữ liệu ảnh thu được (ảnh thành phần chính) chỉ chứa các kênh ảnh ít tư ng quan thường được sử dụng rất hiệu quả trong tổ hợp màu và phân loại ảnh Phân tích thành phần chính được sử dụng để giảm số lượng các kênh phổ mà vẫn giữ lượng thông tin không bị thay đổi đáng kể Thực chất là thuật toán tạo ảnh chứa thông tin chủ yếu